各校历年传热学考研真题

各校历年传热学考研真题

2010华电传热学考研真题

考试科目：传热学A考生注意：答案必须写在答题纸上

以下为试题内容：

1、请判断以下逆流换热过程中两流体温度沿程变化的画法是否正确？为什么？

（图中纵坐标代表温度，横坐标代表流程）（15分）

2、一空心圆柱，在r=n处t=ti,在r=一处t=t?。X=A0（1+bt）,t

为局部温度。试导出圆柱中温度分布的表达式及导热量计算式。（20分）

3、直径为1mm的金属丝置于温度为25°C的恒温槽中，其电阻值为0.01Q/m,设

电流强度为120A的电流突然流经此导线并保持不变，导线表面与油之间的表面

传热系数为550W/（n）2・K）。问：当导线温度稳定后其值为多少？从通电开始瞬间

到导线温度与稳定时之值相差1°C所需要的时间为多少？设表面传热系数为常

数，导线的c=500J/（kg・K）,P=8000kg/m3,入=25W/（m・K）。（20分）

4、一个二维物体的竖直表面受液体自然对流冷却，为考虑局部表面传热系数的

影响，表面传热系数采用h=c（t-tf）」.25来表示。试列出下图所示的

稳态、无内热源物体边界层节点（M,n）的温度方程，并对如何求解这一方程组

提出你的看法。设网格均分。（20分）

5、为什么在给圆管加保温材料的时候需要考虑临界热绝缘直径的问题而平壁不

需要考虑？请推导出圆筒壁临界热绝缘直径的计算公式。（15分）

6、试通过对外掠平板的边界层动量方程式

d2u

=V----7

dy

沿y方向作积分（从y=0到y26）（如下图所示），导出下列边界层的动量

积分方程。

（25分）

7、请问不凝性气体的存在会对液体的沸腾和蒸汽的凝结产生什么影响？并说明

理由。

（15分）

8、准备设计一个开口半径为1cm、开口发射率为0.999的球型人工黑体腔，B

知空腔内壁材料表面黑度为0.9,试确定黑体腔半径R的大小。（20分）

2011华电传热学考研真题

1.“相似”和“比拟”是传热学中常用的两种研究方法，试举例说明两种方法的

异同。

2.简述韦恩位移定律，并以此分析为何炼钢时钢锭的颜色由暗红色变为白色。

如何利用韦恩位移定律测量物体温度。

3.判断逆流换热温度曲线的画法。（真题2005年第6题、2008年第1题）

4.求圆筒壁换热的最低温度及对应绝热层厚度。（真题2005年第8题）

5.肋片导热问题（真题2005年第3题）

6.埃库特流动（真题2009第七题、2010真题或是教材P1915-9）

7.求角系数（真题2004第四题、2009第2题或是2010年真题）

8.不凝结气体的存在会对液体的沸腾和整齐的凝结有什么影响，说明理由。（真

题2006第2题、2008第7题）

9.求内热源的发热率。（真题2006年第5题）

华南理工大学2006年硕士研究生入学考试传热学试卷

一、名词解释（每小题5分，共30分）

1、热传导；2、对流传热；3、辐射传热；4、传热过程；5、稳态温度场；

6、肋壁总效率。

二、简答题（每小题10分，共40分）

1、为热扩散率，请解释其物理意义。一般木材的热扩散率约为a=1.5X10-7

m2/s,紫铜（纯铜）的热扩散率约为a=5.33X10-5,分别对同样长短粗细的

木棒和紫铜棒加热时，分析所产生的现象。

2、集总参数法含义及其适用条件

3、两流体平行流动时的温度分布如下图所示，请写出图（a）、（e）中流体的物态变

化情况。

4、不凝结气体含量如何影响了蒸汽凝结时的对流换热系数值？其影响程度如

何？凝汽器如何解决这个问题

三、综合分析题（每小题20分，共80分）

1、普朗特数的物理意义是什么？分析当、Pr=l、时，流体的热边界层和流动

边界层的厚度变化规律。

2、采用强化传热技术开发高效的传热设备，以便在较小的设备上获得更大的生

产能力和效益，成为现代工业发展的一个重要问题。根据你的理解谈谈热交换过

程的强化途径及实现方法。

3、某蒸发器的管壁厚3mm，材料是钢。长久使用后其表面覆盖一层厚为0.5mm

的水垢。试求传热系数的变化，并就计算结果讨论水垢对传热系数的影响。已知：

a沸=2791W/(m2•K),a冷凝=11630W/(m2•K),X钢=46.5W/(m•K),人

水垢=1.745W/(m•K)

4、蒸汽管外包扎两层厚度相同的绝热层，外层的平均直径为内层的2倍，导热

系数为内层的2倍。若两层互换位置，其他条件不变，问每米管长热损失改变多

少？N那种材料放内层好？

2001年上海理工大学硕士研究生入学考试试题

考试科目：传热学准考证号:得分：

一、问答题(每题5分)

1.有三层平壁组成的复合壁，已测得各层壁面温度依次为600℃,500℃,300

℃、60℃,在稳态导热情况下，问哪一层热阻最小？

2.说明非稳态可以采用集总参数法求解的条件，并说明其物理意义。

3.怎样才能改善热电偶的温度响应特性？

4.直管内紊流对流换热中，其他条件相同时，相同的流速或相同的流量条件下

粗管和细管的对流换热系数哪个大？有何证据？

5.不凝性气体对膜状凝结换热有什么影响？其机理是什么？

6.何为灰体？引入灰体概念对计算辐射换热有什么意义？

7.试比较黑表面、温射灰表面、重辐射面的有效辐射和本身辐射的关系。

8.举例说明强化单相强制对流换热的基本思想。

9.从传热观点看，为什么暖气片一般都放在窗户下面？

10.试说玻璃温室效应的原理。

二、计算题(一、二题每题13分，第三题14分)

1.水以2kg/s的流量流过内径为40mm的管子，管内表面的温度保持100℃。问

需要多长的管子才能把水温从25c加热到75℃o(比热Cp=4.141kJ/(kg.k),动

力粘度口=547X10%.s/导热系数入=0.643W/(m•℃)，密度

1000kg/,Pr=3.56,不需要修正)

2.考察一长4m,宽3m的房间，地板和天花板之间的距离为2.5m,房间的四个墙壁

是绝热的，由于使用了电阻加热器使地板表面保持均匀温度30℃,天花板的温度

为12℃,地板对天花板的角系数为0.29,若所有表面的黑度都为0.9,问地板与天

花板间的净辐射热量是多少?墙壁的温度是多少？

3.一台逆流式换热器刚投入工作时在下列参数下运行:热流体进口温度t/=360

z

℃,出口温度tj=300℃,冷流体进口温度t2=30℃，出口温度tz"=200℃,热

流体的质量流量G与比热G的乘积2500W/C,传热系数800W/(nf•℃).运行

一年后发现，在G£、冷液体的G2G及、3保持不变的情形下，冷流体只能

被加热到162℃,而热流体的出口温度则高于300℃,试确定此情况下的污垢热

阻及热流体的出口温度。

三、推导题(每题5分)

1.一侧面绝热的棒，一端x=0处，温度为骁，另一端x=L处，温度为t。，该棒

的横截面积按线性规律变化。=x°（l+x/L）,f。为x=0处的截面积，材料的导热系

数入=入oexp（t/to）,试推导通过该棒的热流量。

2.假定顺流式换热器中传热系数k与两种流体的温差成线性关系，k=a+bAt,

其中a、b为已知常数，At为任一截面上的局面温差，试证明换热器的总传热

量为：

Q=F\n[kt"/(kf)]

式中k，、k”分别为换热器入口端和出口端的传热系数，△/、分别为

换热入口端和出口端的两种流体温差，F为传热面积。（推导中假定水当量GC为

常数，流体无相变发生）

2002年上海理工大学硕士研究生入学考试题

考试科目：准考证号:成绩:

一、简答题：

1.（6分）写出下列特征数的表达式，并简要说明其物理意义。

BiPrGrNuRe

2.（4分）简述集总参数法的实质。

3.（4分）什么是定性温度？对于管内对流换热，定性温度一般如何选取？

4.（4分）推导对流换热微分方程组时，主要依据的是哪儿条定律？

5.（4分）试比较水平管外膜状凝结换热过程和水平管外膜态沸腾换热过程有何

相同之处和不同之处？

6.（4分）气体辐射有什么特点？

7.（4分）对壳管式换热器来说，两种流体在下列情况下，何种走管内？

（1）清洁流体与不清洁流休

（2）温度高的流体与温度低的流体

二、计算题

1.（14分）一厚度为20cm的大平板，通过电流时发热功率为4X10"W/m3,夹板

表面暴露于30℃的空气中。已知表面与空气之间的对流换热系数为60W/（m2.K）,

平板的导热系数为3W/（m.k）

（1）列出描述这一稳态导热问题的微分方程及边界条件;

（2）求出温度分布表达式；

（3）确定平板中的最高温度及位置。

2.（8分）如图所示为二维无内热源、常物性的稳态导热，边界

节点1、2、3和5所在边界与温度为tr的流体进行对流换热对流

换热系数为ho设物体的导热系数为入，试根据元体平衡法，列

出节点3、节点7产差分离散方程式。

3.（16分）水以3m/s的流速流过内径d=20mm且具有均匀壁温

t,.=50直管道，水的进口温度为30℃,出口温度为40℃,求：（1）

管内对流换热系h；（2）管道长度。

水的特性参数

题2附图

TCppVX

Pr

℃kJ/(kg.k)kg/m3(m2/s)(m2/s)

0.805X

304.174995.70.6185.42

10-6

0.659X

404.174992.20.6354.31

10-6

4（16分）一块5m高、1m宽的漫射灰体平板表面，从一辐射源得到投入辐射

800w/m2,背面绝热，环境和空气温度为27℃,平衡时平板温度为77C,求：（1）

平板自然对流换热的热流量；（2）平板的辐射热流量；（3）平板表面的黑度。

空气为常物性：v=2.354X10V/S,6=2.65X103（1讣

X=o.032W/（m℃）,Pr=0.695

可供选用的准则方程式：Nu=0.59（GrPr）1/4,（GrPr<109）

Nu=0.12（GrPr）1/3,（GrPr>109）

5.（16分）设计一个把总流量为2.5kg/s的水从15c加热到85

℃的叉流式换热器，使160℃的热机油通过壳侧，冷水则在10

根八流程、管径为25mm的薄壁管中流过（如图示）。书籍管内水

的换热系数为3000W/（m℃）>比热为4187J/（kg℃）,管外油的水

换热系数为400W/（mC）、比热为2350J/（kg℃）,忽略管壁导

热热阻。求：（1）若油离开换热器为100℃,油的流量为多少？题5附图

（2）为达到设计要求，每根管子的长度为多少？（本题可作逆

流考虑）

2003年上海理工大学硕士研究生入学考试试题

考试科目：传热学准考证号:得分:

一、简答题

1.（7分）角系数是个纯几何因子的结论是在什么假定下得到的？

2.（7分）写出无因次准则数Nu和Bi的表达式，说明它们的物理意义。这两

个准则数有

何区别？

3.（7分）在大气压下同样的两水滴在表面温度分别为120℃和400℃的铁锅上，

试问哪个铁锅上的水先被烧干？为什么？

4.（7分）对管式内强制对流换热，若采用短管或弯管可以化流体的热，这是何

道理？

5.（8分）对非稳态导热而言，导热微分议程中只出现热扩散系数。因此，是否

可以这样说，此时的导热泪盈眶过程只与表征导热能力快慢的热扩散系数a有

关，而与表征导热能力大小的导热泪盈眶系数几无关，为什么？

6.（7分）热水在两根相同的管道内以相同的流速流动，管外分别用空气和水来

冷却。运行一阶段时间后，两管内产生相同厚度的水垢。问：水垢的产生对哪一

根管道的传热系数影响更大？

7.（7分）农村中常使用的太阳能灶的受热面往往涂上黑色，但工厂的车间中使

用的辐射采暖板却不涂黑色，试说明其中的道理。

二、计算题（共5题，每题20分）

1.用热电偶测量电烤箱中的温度变化。热电偶表面积A,体积V,物性均为常数。

电烤箱内的空气温度随时间「的变化可看成是线性的，即t,=Br,B为一常数。

热电偶与空气的对流换热系数为h。求在电烤箱开始工作后，热电偶的显示温度

随时间的变化关系。（设该问题可以用集总参数法求解）。

2.一温度为t的常物性液体以质量流量G稳定流过一圆，圆管直径为D,圆

管处于均匀的壁温t...液体与管子间的对流换热系数为ho求液体平均截面温

度随管长的变化关系t=tfW

3o如图所示两个半径R=20cm的半球球壳，其内表面温度与黑度分别为。t,少宽-----

℃、/=0.8；t2=30℃、£2=0.9,这两个半球之间夹有一层遮热板，其岬的h

黑度分别为藏产0.8、£/0.02。（s

（1）画出该辐射系统的网络图；（2）计算各表面热阻及空间热阻；\五1%

（3）求加了遮热板后两半球之间的辐射换热量；（4）求遮热板的平衡温度

图如右

4.有一传热面积为7m2换器，冷流液体作逆流布置。冷流体的进口温度分别t'

,=70℃,t'2=40℃,冷流体的缈谖缈爱露为5.5℃。质量流量m1、m?分别为

4.Okg/s和4.5kg/s,已知冷热流体的比热泪盈眶分别为：CP1=4183J/kg℃,C

p2=4174J/kg℃0

（1）计算换热器的传热系数k。

（2）换热器运行一年后，在流量和进口温度不变的情况下，冷流体的出口温度

降为54C,求此时污垢热阻为多少。

5.微翅管（microfintube,又称内螺旋管）是近年来广泛用于制冷、化工工业

的一种强化换热元件。为了研究水在微翅管内作紊流强制对流换热特性，需建立

-试验台。请你以电加热方式加热管内水的强制对流为例，说明在实验过程中应

测定哪些物理量，并简略绘出其实验系统图。

2004年上海理工大学硕士研究生入学考试试题

考试科目：传热学准考证号:得分：

一、简答题（每题5分）

1.一无内热源平板沿厚度x方向发生一维稳态导热，其一侧表面上的温度梯度

dx/dy=30℃/m,导热系数2i=40W/（m℃）,如果基另一表面上的导热系数

；h=50W/（m℃）,问这一侧表面上的温度梯度是多少？

2.解解释毕渥数Bi的物理含义，并说明为什么用Bi判别非稳态导热问题能否

采用集总参数法求解。

3.图1：1表示出了常物性、有均匀内热源出的二维稳态导热问题局部边界区域

的网格配置，试用元体平衡法建立节点。关于温度t的有限差分方程式。（设△

x=Ay,所需参数的符号自己设定）

4.当条件相同时，物体在空气中冷却快不定还是在水中冷却快？这一现象说明

对流传热与什么因素相关？

5.试用简图表示流体沿平板流动时速度边界层的发展并说明速度边界层内分成

哪些区域？

6.试解释普朗特数Pr的的物理意义，并示意性的画出Pr>l时的速度边界层和

热泪盈眼边界层厚度沿板长的变化（速度边界层和热边界层要画在同一图上以便

比较）。

7.说明温度附面层的根念及附面层能量微分方程在物理上忽略了哪部分换热？

8.在应用管内旺盛紊流实验关联式Nu=0.023Re“'Pr"时，当流体与换热泪盈眶

壁面温差较大时需要对计算结果修正，为什么？

9.试说明为什么一个细长圆柱水平放置时自然对流换热一般大于竖直放置时的

自然对流换热？

10.在稳定模态沸腾过程中，为什么换热系数随At啬而迅速上升？

11.试说明大气中CO?含量增高为什么会出现大气温室效应？

二.计算题

1.（10分）一直径为5cm的钢球，其初始温度为500℃,突然被置于30℃的空

气中。设钢球表面与周围环境的对流换热系数为10w/m2r,试计算钢球非稳态导

热的时间常数及其被冷却到300℃所需要的时间。已知钢球的比热为

C=0.48kJ/kg℃,p=7753kg/m3,2=33w/mro

2.（20分）长10m、外径133mm的水平管道通过一大房间，房间壁面及其内的空

气温度均为30℃o若管道表面温度为90℃、黑度为0.9,求管道的散热量（自

然对流换热的努赛尔特常数用下列式计算Nu=0.48（Gr/Pr尸力。

3.（22分）如图2所示为一半径为R=lm的半球，球冠3绝

热。底面1和2的温度分别为500℃和100。。，黑度都有为―----<

0.9,求底面1和2间的辐射散热量。（电压）/

4.（23分）温度为95。。的热空（热流电流）气流经一内径/______

100mm,厚度（老师所给试卷上此题不全）卜一〔一

图2

2005年上海理工大学硕士研究生入学考试试题

考试科目：准考证号：得分：

一、简答题（共50分）

1.（6分）同一时刻物体中温度相同的点连成的线（或面）称为等温线

（或等温面），试问等温线（面）的疏密如何反映其温度梯度的大小？温

度不同的等温线（面）能否相交？在连续

的温度场中等温线（面）可否中断，可否闭合或终止于物体的边界？

2.（4分）为什么多层平壁中温度分布曲线不是一条连续的直线

而是一条折线？

3.（6分）简述用热电耦测温时其时间常数的物理含义，并写出

其表达式，说明影响其大小的因素。

4.（4分）何谓速度边界层和温度边界层？写出速度边界层厚

度6和温度边界层厚度6t的定义。

5.（5分）流体在恒热流壁面的管内流动，若对流换系数h为

常数，试画出流体温度与管壁温度沿管长方向分布的示意图。

6.（5分）有两块用同一材料制成相同尺寸为100mmX100mm

的正方形平板电阻加热片，一块为平面，另一块则冲制出许多菱形突起花

纹，若两块平板均垂直悬挂在大房间里，且加热功率亦相同，问哪块平板

的表面温度高？为什么？

7.（4分）如图所示的两表面间的角系数能否表示为：

（a）X,（1,2）=X.1+X,2

（b）,3=%,3+莅3

如有错误，请予以改正.

8.（6分）解释下列名词：

发射率；重辐射面；辐射遮热板。

9.（5分）有人说，增加管壁厚度，总可达到减少传热的目的，

这种说法对吗？

10.（5分）讨论换热器顺流布置与逆流布置的优缺点。什么情

况下没有差别？

二、计算题（共100分）

1.（20分）—砖墙厚8=8cm,导热系数人=0.5W/（m℃）,砖墙

内侧避面维持在恒定的温度金产84℃,砖墙的外侧与大气接触，空气的温

度维持恒定，犷16℃,此时，测得砖墙外壁温度以2=56℃。求：

（1）通过砖墙的热流密度qo

（2）外侧壁面的空气对流换热系数力为多少？

（3）若在砖墙外侧加敷一层X-=0.07W/（m℃）的隔热材料,

并要求砖墙最外表面（既加了隔热层后的外表面）的壁温降到28C,则隔

热层需要多厚6（忽略砖墙与隔热材料之间的接触热阻）？

2.（20分）用温度为20℃的空气冷却300℃的铝制试件，试件

表面积为6X103m:体积为3X105m\冷却1分钟后，试件温度为60℃0

试用集总参数法求对流换热系数h,并说明本题采用集总参数法求取h

为什么可行？（已知铝X=200W/（m℃）,Cp-o.9kJ/kg,℃,P=2700kg/m3）

3.（20分）已知某一省煤器的管壁平均温度为230C,水的进出

口温度分别为180℃和220℃,流动情况为紊流，平均流速为lm/s,管

子为直的圆管，管内径为12mm,已知Nuz=0.023Re；sPr°-4,试求：

（1）管内表面传热系数为多少？

（2）热流密度为多少？

（3）所需管子的长度为多少？

水的物性:

T(Cp[Pr

p[kg/m3]2X102[IV//77”1()6伙g

℃)KJ/

kg.

℃]

1808864.467.0.11.0

.9175736

2008634.566.0.10.9

.0053583

2208404.664.0.10.8

.3145489

2408134.762.0.10.8

.656S417

4.（20分）.现有一封闭圆筒（如图），其上下两个底面是黑体，

温度分别为80℃和20℃,直径d=lm,圆筒侧内表面黑度为0.8,温度为

50℃,筒高L=lm。（已知角系数％,2=0.17）,求：

（1）画出网络图；

（2）计算各项热阻；

（3）各表面之间的辐射换热量。

5.（20分）有一台逆流套管式冷油器，冷却水流量为230kg/h,

进水温度为32℃,比热为4.17kJ/（kg/℃）;热油的流量为350kg/h,比热

为2.IkJ/（kgr）,热油进口温度为140C,要求离开换热器时换热器的

的出口温度低于60℃；冷油器的传热系数为320W/（m℃）o求：

（1）冷油器的换热量；

（2）冷却水的出口温度；

（3）冷油器的换热面积至少多大？

2006年上海理工大学硕士研究生入学考试试题

简答题（共50分）

1、（5分）名词解释

温度边界层发射率复合换热污垢热阻

2、（5分）导热系数X=X0/bt,画出一维稳态导热时平壁（b>0,b=0,b<0）>圆

筒壁（b=0）内的温度分布。

9tl

平璧

3、（5分）用热电偶测量流体温度，为了减小动态测量的热电偶时间常数，对热

电偶的换热条件提出了什么要求？

4、（5分）管内强制对流换热准则关系式m/=0.0231<吟9「；中n取0.3或0.4。

问n是对什么因素进行的一个修正？如何选用？关系式中下标f具有什么意

义？

5、（5分）空气分别流经两根直径均为d,长度分别为L和匕的圆形管道，空

气在管道中的平均流速、以及空气入口温度均相同，且低于通道壁面温度。若：

^<6OA»60，问两根管道内的平均表面换热系数L和儿是否相同？哪

dd

个大？为什么？

6、（5分）冷空气以常速流过一薄平板，平板另一侧水蒸气凝结换热。问平板温

度更接近哪一侧?为什么?

7、（5分）影响外掠管束对流换热表面换热系数n的因素有哪些？

8、（5分）在什么前提条件下可以得到“角系数是一个纯几何因子”？角系数

有哪些儿何性质？

9、（5分）采用空调后，冬夏两季室内气温均可以维持在25℃,为什么在这样…

个空调环境下，人在冬天的感觉比夏天冷？

10,（5分）一冷凝器实验台，在充满工质前没有抽真空，试问这对冷凝器运行

的传热性能有何影响？为什么？

二.计算题（100分）

1、（20分）一厚6=400mm、具有均匀内热源O=1000w/m:!的无限大平板垂

直放置在温度为。=15℃的空气中，平板的导热系数入=0.5w/（m℃）,其两侧

表面接收中E=100w/m，的辐射能,与空气对流换热的表面换热系数为h=5W/m2

℃（1）写出描述这一换热问题的微分方程和换热条件；（2）求出平板中心和两

侧表面的温度。

2、（20分）一直径为d=30mm的金属小球，其中心有一个可忽略体积的电

加热器，加热器的加热功率为30W,小球的导热系数入=20W/m℃,密度

=7800依/机③比热c=420J/kg℃,该小球放置于温度恒定的房间内，测得小球表

面温度为230.2℃,小球表面软热系数h=50W/〃/c,求：（1）房间内的空气温

度；

（2）电源切断后，小球表面温度从150℃降到100℃经历了多长时间。

3、（20分）以温度为60℃的饱和水蒸气在水平放置、外经d°=30mm的铜管外

凝结，室内冷却水流量0.5kg/s,对流传热系数5000W/加2。。。若管内冷却水温

度由20℃增加到40℃；求：（1）铜管外凝结的表面换热系数瓦；（2）传热系数

k；（3）铜管的壁面温度；（4）所需铜管的长度（忽略管壁热阻和污垢热阻，近

似取（物性参数见附表；可选择的实验关联式为

025

hH=0.729[*0%和NM=O.48（GrPr）-）

4、（20分）有一边长为=0.5的无限长正方形通道，其表面黑度分别为=0.8、=0.5,

若表面1和2的温度分别为500K和400K,表面3绝热。求:

（1）画出辐射换热网络图；（2）各角系数；（3）单位长度的各

表面热阻和空间热阻；（4）单位长度表面1,2净辐射换热量；3

（5）表面3的温度。_________

5、（20分）有一台套管式换热器，饱和温度为120c的饱和蒸

汽在内管中凝结，其表面传热系数4=9000W/W2K；初温为25

℃、质量流量为0.8kg/s的水从环形通道中流过，要求水流出

时能加热到55C；换热器的外壳绝热良好；套管换热器内管内

径为36mm,外经为40mm,外管内径为60mm,内管壁面的导热系数为36W/（mK）；

求：（1）换热器的换热温差；（2）环形管道内管外壁面的表面传热系数力。；（3）

换热器的传热系数热（内管外侧壁面为基准）；（4）套管长度L。（物性参数见

附表）

附表：饱和水的物性参数

T(℃)X[W/mK]R[KJ/Kg]Pr

pEkJ/kg℃]

30995.70.618801.55.42

40992.20.635653.34.31

50988.10.648549.43.54

60983.10.638469.92.99

2007年上海理工大学硕士研究生入学考试试题

考试科目准考证号得分

一、简答题（45分）

1、（5分）讨论换热器顺流布置与逆流布置的优缺点。什么情况下没有差别？

2、（5分）在两块平行无限大灰体表面之间插入一快金属薄板作为辐射遮热板，

画出其辐射换热网络图，并说明如何让提高遮热效果。

3、（5分）有一台采暖用的散热器，用管内的热水来加热管外的空气。为了提高

散热器的散热效果，有人建议采用内螺纹管，并且在管外加装肋片，试从传热角

度来评价这个方案。

4、（5分）试解释普朗特常熟Pr的物理意义，并示意性地画出Pr>l时的速度边

界层和热边界层厚度沿板长的变化（速度边界层和热边界层要画在同一图上以便

做比较）。

5、（5分）一个直径为d的圆球，一个边长为d的正方体，同一初始瞬间被置于

相同的外部环境中进行冷却，所有其他条件均相同（符合集总参数法应用条件）,

问哪一个冷却的快？为什么？

6、（5分）图1为一扇形区域中的二维、稳态、无内热源

的导热问题，其一侧平直表面维持均匀恒定温度t,,r=口

的表面绝热，其余表面与温度为仁的环境换热，表面传

热系数为h,为用数值法确定区域中的温度分布，在径

向和周向分别定步长和△”划分计算区域，节点布置

如图1所示。假定区域的物性参数已知且为常数，试用热

平衡法建立节点1和7的离散方程（有限差分方程试）。

（不要求整理）

7、（5分）为什么大气中CO,含量增高能对地面形成“温

困2

应”？

8、（5分）直径10cm的圆盘水平放置在直径为25cm的半球的球心位置，如图2

所示，设半球的内表面为表面1,圆盘上的表面为表面2。试求角系数X/

9、（5分）如图3所示，圆台系某系统的支座，其上、下表面

分别维持常温力和tz,且力＞小材料导热系数为常数人。；圆

台侧面绝热。假定圆台中发生X方向的•维稳态导热，试分析

导热量中、热流密度q、温度变化率dt/dx是随X的增大而增

大还是减小，或是不变。

二、计算题（共93分）

1、（22分）一根外径为112mm,长为15m的水平钢管通过一大

房间。房间壁面及其内的空气温度均为25℃。若管道外表面

温度为45℃、黑度0.9,求钢管的散热量。

2、（27分）如图4,以直径为1m的圆管，高1m,已知顶部

内表面1的黑度为J=0.2,温度为t.=627℃,底部内表面2

的黑度-=0.5,温度=127℃；圆筒的内壁面3绝热，求:

1）表面1、表面2之间的总辐射换热量。已知表面1、2之

图4

间的角系数为XM=0.3

2）表面3的温度t3o

3、（18分）直径为d=0.5mm的球，其材料的密度为P=8920kg/n?,比定压热容

为Cp=400J/（kgk）,导热系数为25W/（mk）。其初温为20℃,突然将其置入温

度为t=125℃的空气流中，表面传热系数为420W/（m2k）,问热点偶指示温度达到

123c时所需要的时间；在这期间热点偶吸收的热量是多少？

4、（26分）一逆流式套管换热器，内管的内经&=20mm,壁厚6=1.5mm。内管流

过质量流量G=0.4kg/s,进口温度为=95℃,出口温度为3”=70℃的水，比

定压热容Cp尸4.2kJ/（kgk）0环形通道流过入口温度为tj=15℃,质量流量为

Gz=0.7kg/s的油,油的比定压热容为Cp2=L96kJ/（kgk）,油侧表面传热系数为

2

345W/（mk）o内钢管的导热系数为40W/（mk）,求油的出口温度及套管的长度（不

需要考虑修正）。

水的物性参数为入=0.68W/（mk）P=965kg/m3v=0.310W/sPr=l.9

三、分析题（12分）

1、（6分）一厚度为26的无限大平壁，导热系数为。平壁两侧置于温度为3

表面传热系数为h的流体中，平壁内有均匀的内热源电。试确定平壁内的稳态温

度分布。

2、（6分）试由常物性、一维、稳态、有内热源的导热微分方程式出发，导出有

均匀内热源的一维等截面直肋的导热微分方程式。肋片的截面积为Ac,周长为P,

材料导热系数为入，环境温度为匚，肋表面的表面传热系数为h,肋片中的内热

源为①。

附：

1、计算对流换热时一下公式可供选择：

自然对流换热的准则方程式：Nu=0.48（GrPr）1

管内强制对流的准则方程式：Nu=0.023Re°-8Pr03

2、附空气物性参数表：

CpXX102VX106

温度℃PKJ/(KgK)W/(mK)m2/sPr

201.2051.0052.5915.060.703

301.1651.0052.6716.000.701

401.1281.0052.7616.960.699

华中科技大学传热学2011年招收攻读硕士研究生

入学考试自命题试题

-、简答题（8小题，每题8分，共64分）

1）说明推导导热微分方程所依据的基本定律，并解释求解导热问题的三类边界

条件？

2）右图为三种不同情况下双层平板稳态导热时的温度分布。假定双层平板各自

的导热系数3和入2为定值，试分析比较三种情况下的入।和人,相对大小。

3）写出毕渥数Bi的定义式并解释其意义。Bi-0和Bi-8各代表什么样的换热

条件？

西安交通大学2000年硕士研究生入学考试传热学试题

一、（40分）简明扼要地回答下列问题

（1）有两根材料不同，厚度均为"的等截面直肋A和B,处于相同的换热环境

逐中，肋基的温度均为益肋端绝热，它们的表面均被温度为对流表面传热系

数h为常数的流体所冷却，且元一工，测得材料A和B内的温度分布如图所示,

试分析材料A和B的导热系数的大小。

题1（1）附图

（2）试述强化管内流体对流换热常采用的方法，并简述理由。

（3）在工业用换热器中，有的将肋片装在圆管内表面，圆管外表面为光管；有

的换热器刚好相反，为什么？举例说明。

（4）简述遮热罩削弱辐射换热的基本思想。

（5）在漫灰固体表面间辐射换热计算时，往往给出的是材料表面的发射率（黑

度）巴若要知道该材料的吸收比&，此时依据什么可获得吸收比&的值。

二、计算题（每题20分，共60分）

⑴初温为4。℃,质量为lkg/s的水流经一外管内径刈为60mm,内管外径由为

40mm的偏心套管换热器的环形空间偏心度S为5mm。如图2所示。内管内为水蒸

气凝结，使内管外表面壁温维持在io0rC,换热器外壳绝热良好。试确定把水加

热到60P时所需套管长度。（不考虑大温差修正）

附注：

1,管槽内强制对流换热实验关联式

Nu,=l86(RezPiy日严也■严

层流：1%

紊流：啊=0°23Re*r；

加热流体时n=0.4冷却流体时n=0.3

2,饱和水的热物理性质：

t26Pr

PcpAxlO7X10

(℃)(kg/m3)W/(m.K)(Pas)

(kJ/kg-K)

40992.24.17463.5653.34.31

50988.14.17464.8549.43.54

60983.14.17965.9469.42.99

(2)温度为14ITC,总质量流量为3.5桓/s的热油被分配到两台换热器中加热冷

水。进口温度为25P,质量流量为2粒的冷水串联流过二台换热器，最后被

热油加热到75P,第一台为逆流换热器，其将热油冷却到90P,并在第一台换

热器后引出质量流量为桓温度为50p的水作其他使用。第二台为顺流式,

试求二台换热器的面积和第二台换热器的出口油温。已知：水的比热容

C°=4174J/(kg.K),油的比热容为J=2100J/(kg.K),两台换热器的总换热系

数k均为MOW/gLK)。

(3)外径为159第加，长度为2加的水蒸气输送管道，水平置于空气温度为20P,

墙壁表面平均温度为22P的大房间中，管道采用水泥珍珠岩保温，其导热系数

为;1=0.0651+0.000,105fW/(mK)。管内水蒸气平均温度为370'C,由接触式温

度计测得保温层的外表面平均温度为60P,表面发射率（黑度）为0.9,若忽略管

壁的导热热阻，试确定保温层的厚度。

附注：

1,干空气的热物理性质（^=101325xl05Pa）

Pr

tP%AxlO2vxlO6

(℃)(kg/m3)(kJ/(kgK))W/(mK)(m2/s)

201.2051.0052.5915.060.703

401.1281.0052.7616.960.699

601.0601.0052.9018.970.696

2,水平圆柱外自然对流换热实验关联试:

附=0.53(&Pr)f,(G>-Pr)=104~l09

瓶*=0.10(»Pr)f,(G>-Pr)>4,65x10s

工业学院2006年硕士研究生入学考试传热学考研试题

一、简答题（64分，每小题8分）

1.在高温蒸汽管道外包敷两种不同的保温材料，一种导热系数较小，另外…

种导热系数较大，如果包敷厚度相同，则导热系数较小的应包在内侧还是外侧？

为什么？

2.什么叫“临界热绝缘直径”？写出其表达式。

3.设计肋片时，是否肋片越长越好?

4.在求解导热问题时，如果物体表面与环境既有对流换热，又有辐射换热,

则边界条件如何写？

5.水在管内被加热，当水流量增大时，水的出口温度是升高还是降低？为什

么？

6.蒸汽分别在宽为2H、高为H的垂直平壁和宽为H、高为2H的垂直平壁上

冷凝，试比较两种情况下冷凝量的大小。

7.冬季和夏季，用空调维持室内恒温，尽管室温都是20℃,但感觉却不同，

为什么？

8.一加热器用过热蒸汽加热给水，过热蒸汽在加热器中先被冷却到饱和温

度，再凝结成水，最后被冷却成过冷水。设两种流体为逆流，单相介质部分

GhCph<GCCPC,试画出冷、热流体的温度变化曲线。<P>

二、（20分）厚度为6的平壁，内热源强度为巾，一侧绝热，另--侧暴露

在tf的流体中，对流换热系数为h,平壁导热系数为入，试：（1）写出该问题

的微分方程式和定解条件；（2）求平壁中的温度分布表达式；（3）求平壁中的

最高温度。

三、（20分）采用测定销丝电阻的方法可间接测定横掠钳丝的空气速度，

现测得粕丝直径0.1mm,长10mm,电阻0.2Q,通过伯丝的电流L2A,柏丝表面

温度200℃,空气温度20℃,求空气流速。

四、（22分）一直径为200mm的圆盘加热器1,其正上方为一直径400mm

的半球罩2,它们被放置在27c的大房间3中。圆盘加热器的底部和侧面均绝热,

且tl=727℃,e1=0.9,t2=727℃,£2=0.1.求：（1）画出该系统的辐射网络

图；（2）半球罩得到的热量；（3）圆盘加热器的功率。

五、（24分）,条供热管道长500m,架空敷设，管道内径70mm,外径80mm,管

外包敷50mm厚的保温材料，保温材料导热系数为0.05w/（m.k）,钢管材料导

热系数为40w/(m.k),管内侧对流换热系数5000w/(m2.k),保温层外侧对

流换热系数10w/(m2,k),热水流量5000kg/h,进口温度110℃,水的比热容

4.2kJ/kg.k,空气温度10℃,求热水出口温度。

上海交通大学10年试题

简答题8道，分析说明题4道，计算题5道，回忆顺序可能不一致

一.简答题

1.传热有哪儿种方式，各有什么特点

2.强制对流和自然对流各有哪几种流态，判别的准则数各是什么，给出具体表

达式

3.冬天，一手拿木棒，一手拿铁棒，另一端都放火上烤，铁棒的感觉到热；夏

天，一手摸木板，一手摸铁板，铁板的感觉到凉，用传热原理说明原因

4.北方窗户采用双层窗户隔热，其原因是什么，隔热条件是什么

5.画出水被加热沸腾的曲线，说明为什么1滴水滴在130度的钢板上比420度

的钢板上先烧干

6.有人说d2t/dx2=0的一维稳态导热温度分布与导热系数无关，因为里面没有

人，请说明这种看法对不对，为什么

7.沸腾传热与冷凝传热的强化原则是什么，请在改善表面结构上给出具体措施

8.推导有效辐射与投入辐射的关系，并说明有效辐射有哪儿部分组成

二.分析题

1.一厂的热电偶上标有时间常数1S,给出其具体表达市，用传热知识说明标注

是否准确，为什么

2.自己划分网格，给出如图所

示的点的二维，稳态，有内热源，第三类边界条件的离散方程

3.冬天菜棚里的空气温度大于0度，但潮湿的地面仍然会结冰，为什么？并给

出改善防冻的措施

4.液-气换热，管内是液，管外是气，现在要强化，可以增加管内流速，减少管

壁导热系数，在管外加肋片，请问哪个最有效，为什么

三.计算题

1.图略，给了一个电熨斗，其实就是一维稳态平壁导热，左边是定加热功率中，

右边是与环境对流(第三类边界条件)，给出数学描述和边界条件，并求出温度

分布

（1）求出辐射强度（2）

求出在与平面法线成0度和60度时的定向辐射强度

3.一个水平管道，与外界发生自然对流，求与外界的换热量。考查辐射传热和

水平管的自然对流，已经给出了2个自然对流的NU数的经验式，自己计算进行

选择

4.（1）写出Xw，Xu,,X23,

X3.（1w；（2）画出辐射网络图；（3）求1与2的换热量。其中所有条件已给，1

为漫射面，2为黑体，3绝热

5.一个换热器的计算问题，53根管子的液-液换热器，所有条件都给出。（1）

计算每根管子的流量；（2）计算管内的换热系数；（3）计算总的传热系数（管外

侧为基准）；（4）计算对数平均温差；（5）计算管子的长度

最后祝大家考研顺利

Editor:Kaaso（Belonely）

E-MAIL：

robbeykaaso@sina.con

东北电力2005硕士研究生入学试题

考试科目：（411）传热学

适用专业：（080701）工程热物理

（080702）热能工程

（080704）流体机械及工程

（答案必须写在答题纸上,写在试题或其他纸上无效）

一、填空（20分，每空1分）

（1）导温系数a表征了物体的能力；流体粘度v和a的比值组

成的无量纲数是o

（2）根据导热机理，水的气、液和固三态中状态下的导热系数最小。

（3）第一类边界条件是o

（4）傅里叶定律数学表达式是o

（5）在热辐射分析中，把称为灰体。

（6）集总参数法是在非稳态导热中忽略物体的简化分析方法。

（7）当Pr〉l时，热边界层的厚度流动边界层的厚度。

（8）同温度下黑体的辐射力o

（9）强化遮热板作用的方法是和o

（10）大空间自然对流换热处于流态时有自模化特征，此时表面传热系数

与

___________无关。

（11）4个等温、常物性表面构成的封闭系统，此系统一共有______仝角系数。

（12）有效辐射J由和两部分组成。

（13）在换热器热力算中，效能定义式为；NTU=o

（14）加肋后的总面积与未加肋的表面之比称为o

（15）基尔霍夫定律数学表达式为o

二、简答题（40分，每题5分）

1.试用传热学来解释由于大气污染造成地球气温上升加速的原因。

2.在用热电偶测定气流的非稳态温度场时，怎样才能改善热电偶的温度响

应特性？

3.写出Bi准则表达式；并说明Bi-0时无限大平壁内温度随时间变化的特

征，用作图说明之。

4.分别写出Re、Nu、Gr各准则的表达式，并说明各物理含义。

5.凝结换热有哪两种形式？哪种表面传热系数大些？为什麽？

6.实际物体的发射率e与其吸收比a从影响因素上看有何区别？

7.当采用肋片增强传热时，应把肋片加装在哪一侧？为什么？

8.试解释为什么高温过热器一般采用顺流与逆流的混合布置？

三、计算题

（1）（10分）两根不同直径的蒸汽管道，外面都覆盖一层厚度相同、材料相同

的热绝缘层。如果管子表面以及热绝缘层外表面的温度都相同，试问：两管每米

长度的热损失相同吗？若不同，哪个大？试证明之。

（2）（13分）有一可忽略其内部导热热阻，初始温度为20℃的小金属球，放入

800℃的炉中加热，10秒后该球温度为200℃,试确定该球的时间常数；并计算

金属球温度上升到300C所需时间？

（3）（12）压力为1.013Xl（）5pa的饱和水蒸气在高0.4m的竖壁上两面凝结，壁

面温度保持80℃,凝结量为60kg/h时，壁面应有多宽？

（4）（15分）有一烟筒的表面发射率为0.9,表面温度为80C,外径为0.1m。

该烟筒垂直穿过室温为20℃,墙壁的温度为17℃的大房间，烟筒在大房间内的

长度为2m。试计算烟筒在大房间的总散热量。

（5）（13）水以0.8kg/s的流量在内径为25mm的管内流动，管子内表面温度为

100℃,进口处水的温度为40C。试求水被加热到80℃时每米管长所需热量。（不

考虑修正）

（6）（15）有一台壳管式换热器用来冷却润滑油。